美军航母舰载机火灾事故应对措施
2013-01-11,,
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(1.中国舰船研究设计中心(上海分部),上海 201108;2.沪东中华造船(集团)有限公司,上海 200129)
航空母舰是当今最具综合战斗力的海上平台,而对航母来说,舰载机是其攻击铁拳,正是依靠舰载机的强大作战能力,航母编队才能在广袤的海洋上纵横驰骋。对舰载机飞行员来讲,每一次舰载机起降作业的失误或故障均可能引起飞行甲板的火灾甚至爆炸,并对航母造成无法挽回的损失。因此,如何提高舰员在应对舰载机火灾事故时的处置能力就显得尤为重要。
1 美国航母舰载机火灾案例
美国虽为超级军事大国,拥有的航母数量全球最多,经验也最为丰富,但其航母在二战后就发生了十多起舰载机火灾事故。其中,“企业”号航母和“尼米兹”号航母的火灾最为严重。两次事故均引发爆炸,并造成了极大的损失。
1)1969年1月14日,“企业”号航母在檀香山以西70 n mile处,由于飞机机身下悬挂的导弹被发动机废气加热出现爆炸。火灾很快蔓延,使机群中的炸弹和导弹相继爆炸起火。经过消防员1 h多的奋力抢救,飞行甲板上的大火才被控制。事故造成27人死亡,120人受伤。航母严重破损,右舷炸开了一个直径为4.5 m的裂口,甲板上另一裂口长达8 m,15架喷气机受到了损坏[1]。
2)1981年5月26日,“尼米兹”号航母在离佛罗里达州海岸约50 n mile处的大西洋海面上,一架电子雷达干扰机EA-6B在“尼米兹”号后方着降时航向偏转,与停在飞行甲板上的其他飞机相撞。瞬间,航母飞行甲板被大火覆盖,由于在通往“尼米兹”号航母舰艏沿途均未设置消防站,消防员无法就近利用消防栓来灭火,难以迅速将大火扑灭。大火的蔓延导致“尼米兹”号航母发生连锁爆炸,“响尾蛇”空空导弹和“不死鸟”空空导弹相继因大火而爆炸。“尼米兹”号航母撞机事件造成14人死亡,48人受伤。价值6 800万美元的EA-6B干扰机烧毁,2架价值3 600万美元的F-14“雄猫”战斗机报废,另3架严重受损,4架A-7战斗机不能使用。
3)2011年3月30日,在“斯坦尼斯”号航母上,1架海军陆战队的F/A-18C“大黄蜂”战斗机发动机起火,导致11人受伤,其中包括1名海军陆战队队员。事故发生在当天下午2点50分左右,当时这些人员正在该飞机附近工作,发动机突然发生故障,并随即起火,随后,火灾被迅速扑灭,对航母没有造成明显损坏。
2 火灾事故分析
2.1 舰上火灾分类
根据火灾燃料来源,美军舰上火灾可分为4类,具体见表1。
2.2 舰载机火灾事故特点
不论是战时还是平时常规训练,航母舰载机及其飞行甲板都是极易发生火灾的地方,不论是舰载机与飞行甲板相撞起火、抑或舰载机相互撞击起火,还是舰载机弹药爆炸起火,均可能引起舰载机油箱的破裂,并引起火灾及爆炸事故。舰载机上加速火灾燃烧的物质主要包括喷气燃料、油类、氧、防冻液、A类易燃物、弹药、过热电池、照明弹、锂等。舰载机火灾扩展迅速,燃烧猛烈,高温烘烤还会使事故区域内的弹药形成连环爆炸,造成舰体损坏、人员伤亡。
表1 美军舰上火灾分类
3 美国航母舰载机火灾事故应对措施
3.1 选择合理的灭火剂
根据引起舰载机火灾事故的不同原因,选择有针对性的灭火剂,是有效降低火灾事故进一步扩大,减少损失的重要手段,为此,美军规定了不同灭火剂所应用的不同灭火场合。
水成膜泡沫(AFFF)液体浓缩物主要由合成碳氟化合物表面活性剂组成,该消防剂无腐蚀性,并且在0~48 ℃的范围内保存具有无限的活性。AFFF浓缩剂按容积为3%和6%配备的灭火剂能满足海军适用要求。AFFF用于易燃液体火灾灭火时,主要是通过快速泡沫覆盖易燃液体蒸汽实现的[1]。
水是弹药的有效冷却剂,主要用于扑灭舰载机的A类火灾,在扑灭由舰载机燃油引发的火灾时一般不使用水。在舰载机消防中,水更多地被用作水雾或窄角射流。在使用水作为灭火剂时,一定要按照正确的步骤和合适的应用条件,在距离舰载机足够远的地方,水雾或射流喷向燃烧油处,来冷却舰载机机身和为舰上人员提供热防护,这时要注意不能破坏AFFF的覆盖,否则会使火复燃或使火灾蔓延。
二氧化碳是一种干性非腐蚀的惰性气体,是一种窒息剂,通过冲淡和置换氧气供应来灭火。此外,二氧化碳不管是气态还是固态,都是非导电的,可用于扑灭舰载机因电引起的火灾。然而,对于自身产生氧气的火灾,使用二氧化碳灭火剂无效。另外,涉及到镁、锂、钛等化学性质活泼的金属火灾也不能用二氧化碳作为灭火剂,因为这些金属失火的高温能分解二氧化碳并继续燃烧。
哈龙1211是有些许甜味的无色气体,非导电,无腐蚀性,它通过化学上抑止燃烧和切断燃烧链来灭火。哈龙一旦与火焰或482.2 ℃以上的热表面接触就会分解,分解后副产品即使浓度很低也会有强烈刺鼻的味道,因此,消防员在没有排风或密闭的空间使用时需带好呼吸器。哈龙1211主要用在B类和C类火灾,对A类也有效,但是,因其容易消散且没有蒸汽密封特性,所以,在扑灭油类火灾时,应与AFFF联合使用。
3.2 优化消防系统设计
美国海军发现,很多舰载机火灾事故最终酿成大祸都是因为没能在事故初期及时将火灾扑灭,最终导致火势蔓延或弹药爆炸。对此,美国海军认为,有必要优化消防系统的设计,提高灭火效率,尽快控制火势,以免造成更大的损失。
1)消防系统的设计必须覆盖整个飞行甲板,避免产生消防死角。同时,必须要有一种更高效的灭火剂。因此,美国海军在现役航母上大量配备了水成膜泡沫灭火剂。另外,在容易发生火灾的部位配置了多功能的舰载消防救援车,以提高局部灭火的能力。考虑到火灾及爆炸可能损坏飞行甲板上的消防炮和消火栓,所以,美军提出了更高要求的设计原则:系统独立灭火,管路和喷头全部暗装,受甲板保护,不易遭毁[2]。
2)要能方便迅速地启动消防系统,迅速将人员和消防设备投入到消防作业中。为此,美国海军要求消防软管由1个人快速布置完成,美国现役航母大量使用直接流通式消防软管绞盘,这种软管缠绕在绞盘上时,灭火剂也能从管中流通,1个人就能将其从绞盘上拉出部分或全部长度进行消防作业。为了方便消防作业,每艘航母都要在甲板边缘安装消防喷头。美国海军认为,甲板边缘的消防系统利用率更高。此外,水成膜泡沫灭火系统还能遥控启动,以帮助及时控制火势。
3)美国海军通过对舰载机火灾事故的历史研究发现,舰载弹药在火灾中因为长时间烘烤而发生爆炸造成的威胁更大。因此,美国海军在进行灭火的同时,也采取了相应的弹药降温措施,并在航母飞行甲板上安装了更多的弹药抛弃坡道。
3.3 制定标准化手册
为了规范航母舰载机火灾事故作业流程,尽量避免火灾的发生和蔓延,美国海军根据相关专业知识和以往实践经验制订了全面翔实的《海军航空兵训练与作战程序标准化手册》(NATOPS),并针对舰载机火灾事故编制了《舰载机消防和救援手册》(aircraft firefighting and rescue manual),其内容涵盖舰载机火灾危害、灭火剂和消防设备、舰载消防救援车、飞行甲板消防和救援操作流程等。同时,结合《航母飞行甲板操作手册》和《舰载机地勤保障手册》等操作手册,可极大程度地降低航母舰载机火灾事故的发生和扩大。
3.4 加强舰员训练
美国海军历来重视舰员的理论及实操训练,舰上所有与舰载机消防有关的人员都必须参加正规的舰载机消防和救援培训。同时,所有参加美国海军岸基消防部门学习的舰员都必须通过国防部(DOD)消防认证系统的火灾紧急救助课程(DoDI 6055.6-M)。除理论培训外,所有消防人员还必须通过在岗培训课程(on-the-job training program)[3]。训练课程见图1。
图1 美国海军舰载机消防员训练课程
3.5 深入开展研究
航母舰载机火灾事故给美国海军造成了巨大的损失,特别是“企业”号和“尼米兹”号航母事故。因此,美国海军航空系统司令部(NAVAIR)在中国湖海军和帕塔克森特河海军航空站进行了大量的航母飞行甲板舰载机灭火研究,见表2。
表2 航母飞行甲板舰载机灭火项目的研发、测试与评估
4 结束语
航母被美国海军誉为高价值装备,“尼米兹”级最后1艘航母“布什”号采办费用超过60亿美元,而新一代航母“福特”号采办费用则接近140亿美元,航母一旦发生火灾,往往造成巨大的经济损失。如2008年,“华盛顿”号航母发生的火灾在航母火灾历史上尚属“轻微”,但其直接经济损失却高达7 000万美元。
在航母的实际使用中,舰载机火灾是频发的事故之一,除了造成经济、生命、财产等损失外,火灾还会造成海军兵力部署上的困境。美国现役拥有11艘航母,相比而言,美国1艘航母发生火灾对其海军兵力部署的影响较小,但如法国、英国、俄罗斯、中国等均只有1~2艘现役航母,一旦航母发生火灾,可能造成一段时间内无航母可用的尴尬境地,严重影响海军执行任务的能力。因此,作为新近加入世界“航母俱乐部”的中国,在没有任何航母舰载机起降记录的前提下,应充分借鉴美国海军几十年来积累的宝贵经验,在未来舰载机的使用过程中,充分考虑以下因素。
1)设计合理、可靠、安全、高效的舰载机火灾消防系统;采用舰载消防救援车等辅助设备,增加重点区域的灭火能力;设置弹药抛弃坡道,紧急时刻将弹药扔人海中,避免弹药爆炸使火灾失控。
2)通过技术革新,降低舰载机火灾事故安全隐患。例如研制不易挥发、闪点更高的燃油;研究更为安全的弹药触发方式,降低走火的可能,开发非敏感弹药,提高弹药的耐火能力;开发更加耐热防火的材料用于舰载机设备、电缆等。
3)编制《舰载机火灾消防手册》,对舰员进行理论培训,提高每个舰员的防火意识和安全意识,并结合实操训练,进行全面考核。同时,规范灭火操作流程,提高舰员分析和应对舰载机火灾事故的能力。
4)制定全面合理的规章制度,严格执行,加大监督力度,严肃军纪,尽量避免因人为疏忽或违规酿成大祸。
5)为舰载机着舰做好充分的准备,如甲板风、着舰引导、助降装置等[5]。
6)借鉴美国航母舰载机火灾事故应对经验,结合我军实际使用中存在的情况,对飞行甲板舰载机灭火项目进行更为深入的研究。
[1] 于 瀛,王 丹.美国海军舰载机消防[J].现代舰船,2012(6A):28-30.
[2] 孙笑奇,田振光.航母飞行甲板防爆炸灭火系统[J].消防技术装备,2009(10):36-38.
[3] NATOPS U S. Navy Aircraft Firefighting and Rescue Manual[M].Washington,D.C.,NAVAIR,2001.
[4] 刘鹏翔,王 兵.美国航母火灾历史及启示[J].舰船科学技术,2010,32(9):134-139.
[5] 许东松,刘星宇,王立新.航母运动对舰载飞机着舰安全性的影响[J].北京航空航天大学学报,2011,37(3):289-294.